Швидкість нагрівання електричної "Теплої підлоги"

Досить часто споживачі та фахівці ставлять питання: "Скільки часу знадобиться на нагрівання підлоги при включенні системи електричної "Теплої підлоги" при настанні холодів?». Або інше подібне питання: "Наскільки швидше нагріється підлога з нагрівальним матом, покладеним відразу під плиткою в порівнянні з кабелем у стяжці?".

Для відповіді на такі питання нижче наведено оцінний розрахунок швидкості нагріву конструкції підлоги та приклади обчислення часу нагріву для деяких конструкцій підлоги.

У даному розрахунку приймається наступна конструкція: підлога без теплоізоляції під кабелем, знизу під перекриттям – приміщення, що опалюється. У розрахунок не беруться втрати тепла з поверхні підлоги та з поверхні стелі під бетонним перекриттям. Передбачається, що для оцінки нагрівання задаються шар над кабелем/матом та шар під кабелем/матом з аналогічною товщиною.

Час нагріву підлоги пов'язаний з теплоємністю його конструкції і для 1 м2 може бути розрахований за формулою:

t_{нагріву} = (С/Р) · (Тпочаткова – Ткінцева),

•  С - теплоємність 1 м2 підлоги,
•   Р – потужність нагрівальної системи, Вт/м2,
•   Т – температури підлоги початкова та кінцева.

 

Теплоємність розраховується за такою формулою:

C = ρ · c · V,

• ρ – питома щільність матеріалу(-ів) конструкції підлоги,
• с – питома теплоємність матеріалу(-ів) конструкції підлоги,
• V - обсяг конструкції підлоги, що нагрівається.

Наприклад візьмемо такі характеристики:

встановлена потужність - 135 Вт/м2 (при 220 В);
товщина стяжки над кабелем/матом – 15 мм + клей 5 мм + плитка 10 мм = 30 мм;
початкова температура підлоги - 18 ° C, приймаємо мінімальну комфортну температуру "Теплої підлоги" - 27 ° C;
питома теплоємність цементно-піщаної стяжки c = 840 Дж/(кг·K), питома густина ρ = 1600 кг/м3 (ДБН В.2.6-31:2006 Теплова ізоляція будівель). Для простоти розрахунку приблизно такі ж характеристики для клею та плитки.
Для спрощення розрахунку передбачається, що для початкового нагрівання оцінюється шар над кабелем/матом та шар під кабелем/матом з аналогічною товщиною. Таким чином, теплоємність 1 м2 конструкції підлоги з товщиною 30 + 30 = 60 мм = 0,06 м, що прогрівається, і відповідно з таким же об'ємом для 1 м2 складе:

C = ρ · c · V = 1600 · 840 · 0,06 = 80 640 Дж/(K·м2).

Час нагріву складе:

t_{Нагріву} = (80640 / 135) · (27 - 18) = 5376 с ≈ 1,5 години.

Таким чином, оцінне значення швидкості нагрівання з 18 до 27 °C (на 9 °C) для системи "Тепла підлога" з потужністю 135 Вт/м, з глибиною установки кабелю/мату 3 см, стяжкою під кабелем/матом товщиною мінімум 3 см , теплоізоляція відразу під кабелем/матом відсутня становить приблизно 1,5 години.

Швидкість нагрівання підлоги над кабелем/матом становить приблизно 3 см/1,5 години ≈ 2 см/годину, де 3 см – глибина установки кабелю/мату і немає теплоізоляції відразу під кабелем. Ця швидкість і дасть відповідь на запитання - "Скільки часу знадобиться на нагрівання підлоги, якщо кабель лежить на глибині?", - тобто глибина установки кабелю ділиться на цю швидкість.

Якщо кабель/мат встановлений безпосередньо на теплоізоляцію, тобто немає нагрівання стяжки під ним, то при аналогічній глибині його установки швидкість нагрівання буде в 2 рази вищою – приблизно 4 см/год.

Нижче наведено приклади оцінних розрахунків часу нагрівання поверхні теплої підлоги до мінімальної комфортної температури при потужності 130 Вт/м2.

Мат під плиткою товщиною 1,5 см (тут конструкція підлоги зазвичай завжди без теплоізоляції "одразу під матом"):
1,5 см / 2 см / год ≈ 0,75 год.

Нагрівальний кабель встановлений у стяжку без теплоізоляції на глибині 5 см від поверхні, знизу під перекриттям тепле приміщення:
5 см/2 см/год ≈ 2,5 год.

Кабель на теплоізоляції у стяжці на 5 см від поверхні (хв. 2 см. завтовшки, з роздільним шаром, наприклад, з алюмінієвої фольги):
5 см / 4 см / год ≈ 1,25 год.

Щодо розрахованих величин швидкості нагрівання конструкції підлоги можна зробити такі висновки:

1. найбільш швидко нагрівається підлога із встановленим відразу під плиткою нагрівальним матом. При цьому швидкість нагрівання невелика і може оцінюватися в межах 0,5-1 год;
2. підлога з нагрівальним кабелем у стяжці нагрівається приблизно в 3 рази довше, ніж з нагрівальним матом під плиткою;
3. встановлення теплоізоляції у підлозі з нагрівальним кабелем у стяжці зменшує час нагріву приблизно у 2 рази;
4. встановлення теплоізоляції в конструкцію підлоги призводить до значного зниження втрат тепла вниз, особливо якщо знизу не тепле приміщення. Технічно розумна мінімальна товщина теплоізоляції для підлоги над теплим приміщенням – 2 см, для підлоги на ґрунті – 5 см, якщо знизу зовнішнє повітря – 10 см (товщина теплоізоляції за стандартом "Теплова ізоляція будівель" приблизно в 1,5-2 рази більша);
5. щодо загального принципу роботи системи "Тепла підлога" – підтримка комфортної температури поверхні підлоги, швидкість нагрівання впливає на час досягнення комфорту лише при включенні системи. Однак такі системи зазвичай експлуатується безперервно, як мінімум, протягом холодної пори року. Бажання знизити енергоспоживання, наприклад, у нічний час, не повинно реалізовуватись "ручним" включенням-вимкненням, а застосуванням спеціального терморегулятора з так званим "інтелектуальним" таймером. Він розраховує швидкість нагрівання конкретної конструкції підлоги, заздалегідь включає нагрівання на підставі цього розрахунку та забезпечує комфортну температуру підлоги до заданого користувачем часу.

Уюта та комфорт із кабельними нагрівальними системами!

Автор: Олег Медведев, технічний менеджер напряму "Кабельні нагрівальні системи DEVI", співавтор 2 стандартів:

1. ДБН В.2.5-24-2012 "Електрична кабельна система опалення"

2. ДСТУ-Н Б В.2.5-78:2014 «Настанова з налаштування антикригових електричних кабельних систем на покриттях будівель і споруд та в їх водостоках»

Матеріал с сайту heating.danfoss.ua